Top 10 hitzebeständige Materialien für 3D-Druck: Die beste Wahl für Hochtemperaturanwendungen

Eine der vielen wünschenswerten Eigenschaften des 3D-Drucks als Fertigungstechnologie ist die Fähigkeit, voll funktionsfähige Teile für zahlreiche Anwendungen in verschiedenen Branchen und unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen herzustellen. 3D-gedruckte Teile werden oft in Hochtemperaturanwendungen eingesetzt. Um in solchen Umgebungen ordnungsgemäß zu funktionieren, müssen sie aus hitzebeständigen Materialien gefertigt sein. Dieser Artikel stellt einige der besten hitzebeständigen 3D-Druckmaterialien für Hochtemperaturanwendungen vor.

Beste hitzebeständige 3D-Materialien

Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)

ABS hält Temperaturen bis zu 100 °C stand. Seine Wärmeformbeständigkeitstemperatur liegt zwischen 88–89 °C, der Schmelzpunkt bei ca. 200 °C. ABS ist auch für seine Zähigkeit und Schlagfestigkeit bekannt, was den Druck von Teilen für hochbeanspruchte Anwendungen ermöglicht. Die Glasübergangstemperatur beträgt ca. 105 °C, und es ist hochbeständig gegen wässrige, phosphorsäure- und salzsäurehaltige Medien.

• Technologie: Fused Deposition Modeling (FDM)
• Hauptmerkmale: Chemikalienbeständigkeit, Schlagfestigkeit
• Typische Anwendungen: Abwasserrohre, Inhalatoren, Gehäuse für elektrische Komponenten

ULTEM 1010

ULTEM 1010 bietet die höchste Hitzebeständigkeit, Chemikalienbeständigkeit und Zugfestigkeit im Vergleich zu anderen FDM-Thermoplasten. Es ist in transparenten, opaken und glasfaserverstärkten Ausführungen erhältlich. Dieses Material findet breite Anwendung in kundenspezifischen Werkzeugen für Metall- oder Kunststoffteilefertigung, medizinischen Werkzeugen und temperaturbeständigen Matrizen.

Es handelt sich um einen Hochleistungs-Polyetherimid-Thermoplast mit einem Schmelzpunkt von 340 °C und einer Glasübergangstemperatur von 216 °C. ULTEM 1010 hat den niedrigsten thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Es besitzt Lebensmittelkontakt- und Biokompatibilitätszertifizierungen, was es ideal für Anwendungen in der Lebensmittelindustrie macht.

• Technologie: Fused Deposition Modeling (FDM)
• Hauptmerkmale: Exzellente Hitzebeständigkeit, Zugfestigkeit, niedriger thermischer Ausdehnungskoeffizient
• Typische Anwendungen: Medizinische Werkzeuge, temperaturbeständige Matrizen

CE 221 (Cyanatester)

Dieses Material ist bekannt für seine hohe Temperaturbeständigkeit und Steifigkeit. Aufgrund seiner hohen Wärmeformbeständigkeitstemperatur kann es sicher in Anwendungen mit hohen thermischen Anforderungen eingesetzt werden.

Das CE 221 Harz besitzt langfristige thermische Stabilität mit einer Glasübergangstemperatur von ca. 225 °C und einer Wärmeformbeständigkeitstemperatur von 231 °C. Dieses Material hält hohen Drücken stand und liefert eine hochpräzise Oberflächenbeschaffenheit.

• Technologien: Carbon DLS
• Hauptmerkmale: Thermische Stabilität, steif, hoher Druckwiderstand
• Typische Anwendungen: Industrieprodukte, elektronische Baugruppenkomponenten, Fluidverteiler

ULTEM 9085

Dieses Material bietet ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, hohe Schlagfestigkeit bei guter Hitzebeständigkeit. ULTEM 9085 ist stark flammhemmend. Es wird in der Produktion von Prototypen sowie Werkzeugen in der Luft- und Raumfahrt und Automobilindustrie eingesetzt. Die Glasübergangstemperatur beträgt 186 °C, die Wärmeformbeständigkeitstemperatur 153 °C.

ULTEM 9085 mit seiner überlegenen mechanischen Festigkeit und Leichtigkeit eignet sich für die Produktion von Endbauteilen.

• Technologie: Fused Deposition Modeling (FDM)
• Hauptmerkmale: Flammhemmend, Schlagfestigkeit
• Typische Anwendungen: Vorrichtungen, Fixierungen, Kompositformen

Polycarbonat (PC)

Dieses Material hat einen kristallinen Schmelzpunkt von ca. 230–260 °C und eine Glasübergangstemperatur von 147 °C. Polycarbonat ist ein zähes, amorphes Material mit hoher Schlagfestigkeit, Stabilität und guten elektrischen Eigenschaften. Es hat einen weiten Temperaturbereich mit einer Wärmeformbeständigkeitstemperatur von 140 °C. Es wird häufig für Sicherheitshelme, Linsen für Autoscheinwerfer und bruchsichere Gläser verwendet.

• Technologie: Fused Deposition Modeling (FDM)
• Hauptmerkmale: Transluzenz, Formbarkeit
• Typische Anwendungen: Kunststofflinsen in Brillen, Schutzausrüstung, Automobilkomponenten

PEEK

Es weist exzellente Beständigkeit gegen aggressive Chemikalien bei hoher mechanischer Festigkeit und Dimensionsstabilität auf. Die Schmelztemperatur liegt bei 343 °C, die Glasübergangstemperatur bei 143 °C. PEEK behält seine Steifigkeit bei erhöhten Temperaturen und kann kontinuierlich bis 170 °C eingesetzt werden. Es findet Anwendung in Luft- und Raumfahrt, Öl und Gas sowie Halbleiterproduktion.

• Technologie: Fused Deposition Modeling (FDM)
• Hauptmerkmale: Chemikalienbeständigkeit, gute Steifigkeit, Beständigkeit gegen Dampf und Wasser
• Typische Anwendungen: Halbleiterkomponenten, Ventil- und Pumpenkomponenten, Lebensmittelverarbeitungsmaschinen

PC-ähnlich hitzebeständig transluzent / Accura 48

Dies ist ein hochtemperaturbeständiges Material, das sich am besten für Teile eignet, die hohe Festigkeit und Steifigkeit erfordern. Es wird häufig für die Herstellung von Prototypen elektronischer und Beleuchtungskomponenten verwendet. Es bietet verbesserte Detailgenauigkeit.

Bei 0,46 MPa Prüfdruck beträgt die Wärmeformbeständigkeitstemperatur 70–85 °C. Diese kann durch thermische Nachhärtung auf ca. 135 °C erhöht werden.

• Technologie: Stereolithografie (SLA)
• Hauptmerkmale: Temperaturbeständigkeit, hohe Festigkeit, Steifigkeit
• Typische Anwendungen: Elektronische und Beleuchtungskomponenten

Aluminium AlSi10Mg

Aluminium AlSi10Mg besitzt exzellente Festigkeit bei erhöhten Temperaturen (ca. 200 °C). Es hat gute Korrosionsbeständigkeit und lässt sich leicht polieren. Es verfügt über gute Bearbeitbarkeit und gute Warmrißbeständigkeit mit einem Schmelzpunkt von 670 °C. Die Ermüdungsfestigkeit ist exzellent bei 110 N/mm².

Seine Eigenschaften ermöglichen den Druck komplexer Geometrien und finden breite Anwendung in Teilen für Fahrzeuge, Maschinen und Flugzeuge. Die Zugfestigkeit beträgt 450 MPa bei Raumtemperatur.

• Technologie: Direct Metal Laser Sintering (DMLS)
• Hauptmerkmale: Leichtgewicht, Spannungsbeständigkeit
• Typische Anwendungen: Motoren, Triebwerke

Edelstahl 316L / 1.4404

Edelstahl 316L kann im Dauerbetrieb bei Temperaturen bis 550 °C eingesetzt werden. Dieses Material hat geringen Kohlenstoffgehalt und ist ein Chrom-Nickel-Molybdän-Edelstahl mit einem Schmelzpunkt von 1400 °C. Es weist hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Stabilität gegen chlorhaltige Medien und nicht-oxidierende Säuren auf. Seine Korrosionsbeständigkeit und Duktilität machen es ideal für Anwendungen in Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik und Automobil.

• Technologie: Direct Metal Laser Sintering (DMLS)
• Hauptmerkmale: Korrosionsbeständigkeit, Duktilität
• Typische Anwendungen: Laborgeräte, Wärmetauscher, Schrauben und Muttern

Inconel 718 (Nickel-Chrom-Superlegierung)

Inconel 718 ist eine nickel-chrombasierte hochfeste Superlegierung. Sie ist beständig gegen Korrosion, extreme Drücke und erhöhte Temperaturen bis 700 °C. Dieses Material schmilzt bei ca. 1400 °C. Die Zugfestigkeit beträgt 1035 MPa. Allerdings ist es spröde und mit harten Schneidwerkzeugen gut zerspanbar. Es findet breite Anwendung in Fertigung, Militär und Luft- und Raumfahrt.

• Technologie: Direct Metal Laser Sintering (DMLS)
• Hauptmerkmale: Korrosionsbeständigkeit, spröde, mechanische Festigkeit
• Typische Anwendungen: Gasturbinenteile, Verdichtergehäuse, Dornhalter

Eigenschaften hitzebeständiger 3D-Materialien

Die folgende Tabelle vergleicht Schmelzpunkt und Glasübergangstemperatur der 10 besten hitzebeständigen Materialien für 3D-Druck:

Material	Schmelzpunkt	Glasübergangstemperatur	Zugfestigkeit
ABS	200 °C	105 °C	42,5 – 44,8 MPa
ULTEM 1010	340 °C	216 °C	105 MPa
CE 221	–	225 °C	92 MPa
ULTEM 9085	–	186 °C	71,6 MPa
PC	230 – 260 °C	147 °C	60 MPa
PEEK	343 °C	143 °C	110 MPa
Aluminium AlSi10Mg	670 °C	–	450 MPa
Edelstahl 316L	1.400 °C	–	520 – 690 MPa
Inconel 718	1.370 – 1.430 °C	–	965 MPa
PC-ähnlich hitzebeständig transluzent / Accura 48	Wärmeformbeständigkeit bei 0,46 MPa nach therm. Nachhärtung: 170 – 250 °C	Glasübergangstemperatur UV und therm. Nachhärtung: 122 °C	50 MPa

Kostenvergleich hitzebeständiger 3D-Druckmaterialien

Vergleichen wir die Kosten für drei Harze über Xometrys Quoting Engine für das CAD-Modell:

Material	3D-Drucktechnologie	Kosten pro Einzelteil	Stückkosten bei 10 Stück	Stückkosten bei 100 Stück
ABS	FDM	€ 9,13	€ 6,34	€ 2,57
ULTEM 1010	FDM	€ 50,03	€ 35,80	€ 34,61
CE 221	Carbon DLS	€ 645,21	€ 171,58	Preis auf Anfrage
ULTEM 9085	FDM	€ 53,20	€ 23,83	€ 13,66
PC	FDM	€ 34,45	€ 25,89	€ 25,03
PEEK	FDM	€ 88,42	€ 64,65	€ 47,12
PC-ähnlich hitzebeständig transluzent	SLA	€ 72,87	€ 21,64	€ 18,03
Aluminium AlSi10Mg	DMLS	€ 174,76	€ 89,19	€ 87,80
Edelstahl 316L	DMLS	€ 387,12	€ 294,83	Preis auf Anfrage
Inconel 718	DMLS	€ 487,77	€ 333,16	Preis auf Anfrage

Fazit

Xometry Europe bietet schnelle, zuverlässige und hochpräzise Online-3D-Druckservices mit diesen Technologien und hitzebeständigen Materialien. Über unsere Instant Quoting Engine und unser Netzwerk von über 2.000 Herstellern gewährleisten wir einen nahtlosen Teileproduktionsprozess – vom Angebot bis zur Lieferung an Ihre Haustür.